劉春寶，王 楓，尹 晶

（1.吉林大學(xué) 應(yīng)用技術(shù)學(xué)院，吉林 長春 130041；2.長春電子科技學(xué)院，吉林 長春 130114）

0 引言

隨著人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，人們?cè)絹碓揭蕾嚱换スδ艿膶?shí)現(xiàn)，交互信息的潛在安全問題隨之而來，人們?cè)谌粘Ｉ钪谐３?yīng)用多路通信交互設(shè)備或軟件完成相關(guān)任務(wù)，涉及較多的信息安全問題[1?2]。

多路通信交互信息在多個(gè)信息傳輸路徑中共同體現(xiàn)，具有錯(cuò)亂復(fù)雜的特點(diǎn)，導(dǎo)致多路通信交互信息內(nèi)的數(shù)據(jù)格式存在大量的不安全因素，為此設(shè)計(jì)信息安全性深度識(shí)別系統(tǒng)對(duì)不安全因素進(jìn)行提取，通過設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集器使多路內(nèi)的交互信息體現(xiàn)在信息傳輸接口中，再設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)識(shí)別器提升軟件流程的數(shù)據(jù)傳輸速率，應(yīng)用協(xié)調(diào)器更改交互信息的安全性深度識(shí)別路徑，最終通過通信器加強(qiáng)信息之間的數(shù)據(jù)傳遞，采用二進(jìn)制數(shù)據(jù)計(jì)算的方式判斷交互信息是否具有安全性隱患。

為此本文設(shè)計(jì)多路通信交互信息安全性深度識(shí)別系統(tǒng)，分別從交互信息的采集、識(shí)別、處理、傳輸?shù)榷鄠€(gè)階段對(duì)通信交互信息的深度安全性進(jìn)行識(shí)別，保障多路通信用戶的信息安全。

1 多路通信交互信息安全性深度識(shí)別系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

本文設(shè)計(jì)的多路通信交互信息安全性深度識(shí)別系統(tǒng)硬件由數(shù)據(jù)采集器、數(shù)據(jù)識(shí)別器、協(xié)調(diào)器和通信器組成，系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 多路通信交互信息安全性深度識(shí)別系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

1.1 數(shù)據(jù)采集器

本文應(yīng)用的數(shù)據(jù)采集器符合多路通信原理，具有多條通道的數(shù)據(jù)采集支路，在ARM11 處理器的基礎(chǔ)上增加內(nèi)部數(shù)據(jù)資源，能夠?qū)⒍嗦吠ㄐ胖械闹魍ㄐ怕窂焦ぷ髯罡哳l率設(shè)定為452 MHz，采集器的線路外設(shè)板上裝置有多種型號(hào)的數(shù)據(jù)連接口、USB 插接線、以太網(wǎng)口等，具有兼容性高、數(shù)據(jù)識(shí)別能力強(qiáng)，靜電保護(hù)能力強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，能夠在較復(fù)雜的數(shù)據(jù)環(huán)境中完成多通路通信的精準(zhǔn)采集[3?4]。本文設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)采集器結(jié)構(gòu)如圖2 所示。

根據(jù)圖2 可知，數(shù)據(jù)采集器中的多條通信線路板上主要安裝有：兩條五線串口和三條三線串口；一個(gè)50M網(wǎng)口并攜帶數(shù)據(jù)采集指示燈；兩個(gè)支持USB 數(shù)據(jù)接口的通信協(xié)議芯片，分別安裝在USB 接口兩端。為能夠?qū)崿F(xiàn)在一定的時(shí)間內(nèi)完成多組數(shù)據(jù)的多通路采集，內(nèi)部設(shè)有時(shí)鐘，與時(shí)鐘相連接的有16 條A/D 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接口，要求在網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)良好的情況下能夠滿足多通道數(shù)據(jù)的同時(shí)進(jìn)入[5?6]。

圖2 數(shù)據(jù)采集器結(jié)構(gòu)

1.2 數(shù)據(jù)識(shí)別器

數(shù)據(jù)識(shí)別器結(jié)構(gòu)如圖3 所示。

由圖3 可知，數(shù)據(jù)識(shí)別器的設(shè)計(jì)需要保障數(shù)據(jù)能夠在最短的通信路徑中完成數(shù)據(jù)傳輸與識(shí)別任務(wù)，達(dá)到低能耗、識(shí)別效率高的基本條件。

圖3 數(shù)據(jù)識(shí)別器結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)識(shí)別器中主要包含：數(shù)據(jù)傳感器模塊、電源模塊、數(shù)據(jù)發(fā)送模塊、微控制模塊。數(shù)據(jù)傳感器模塊能夠與數(shù)據(jù)采集器中的數(shù)據(jù)接口進(jìn)行連通，精準(zhǔn)測(cè)試多路通信交互信息內(nèi)容與涉及安全問題的敏感數(shù)據(jù)；電源模塊主要為數(shù)據(jù)識(shí)別器中的其他模塊提供穩(wěn)定電源，一般采用4.8 V 工作電壓作為輸出電壓，控制整個(gè)數(shù)據(jù)識(shí)別的工作頻率保持在25～50 MHz 之間；數(shù)據(jù)發(fā)送模塊主要負(fù)責(zé)將識(shí)別出的內(nèi)容發(fā)送至其他硬件中的網(wǎng)關(guān)端口，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析功能；微控制模塊主要用于調(diào)整對(duì)不同信道內(nèi)數(shù)據(jù)采集頻率，此模塊中具有大量的參數(shù)數(shù)據(jù)，能夠適應(yīng)絕大部分的通信交互信息內(nèi)容識(shí)別，還能調(diào)控?cái)?shù)據(jù)發(fā)送模塊的時(shí)間段與工作間隔，使數(shù)據(jù)識(shí)別器更加智能化。在數(shù)據(jù)識(shí)別器中設(shè)計(jì)的網(wǎng)關(guān)端口主要采用4G 網(wǎng)絡(luò)端口，另附加5G 網(wǎng)絡(luò)端口的預(yù)留空間，能夠有效提升數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中的傳輸速度，利用服務(wù)器端口完成網(wǎng)關(guān)調(diào)節(jié)[7?8]。

1.3 協(xié)調(diào)器

協(xié)調(diào)器示意圖如圖4 所示。

圖4 協(xié)調(diào)器示意圖

協(xié)調(diào)器外圍電路圖如圖5 所示。

圖5 協(xié)調(diào)器外圍電路圖

協(xié)調(diào)器內(nèi)部由多個(gè)協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)組成，不同節(jié)點(diǎn)分別負(fù)責(zé)相應(yīng)的通信途徑數(shù)據(jù)，采用CC2530 型號(hào)處理器作為協(xié)調(diào)器的主要控制硬件，內(nèi)置32 位CPU 處理器，能夠同時(shí)協(xié)調(diào)控制256 GB 數(shù)據(jù)的運(yùn)行狀態(tài)與儲(chǔ)存狀態(tài)，還安裝有8051 單片機(jī)作為CPU 處理器的輔助數(shù)據(jù)處理裝置，提升數(shù)據(jù)的協(xié)調(diào)能力；采用標(biāo)準(zhǔn)的串行電源模板對(duì)協(xié)調(diào)器內(nèi)部模塊持續(xù)供電，輸出電壓為12 V；串行接口電路在調(diào)節(jié)器中可以對(duì)多路通信交互信息安全內(nèi)容的傳輸方向進(jìn)行調(diào)節(jié)，根據(jù)串行數(shù)據(jù)的持續(xù)發(fā)送特點(diǎn)將交互流量反饋給數(shù)據(jù)識(shí)別器中的微處理器，為保障數(shù)據(jù)在調(diào)節(jié)的過程中不出現(xiàn)調(diào)節(jié)代碼錯(cuò)亂問題，引用MAX3232CSE 芯片對(duì)節(jié)點(diǎn)電平轉(zhuǎn)換；設(shè)計(jì)JTAG 接口電路將協(xié)調(diào)器中的協(xié)調(diào)芯片連接在上位機(jī)調(diào)節(jié)器節(jié)點(diǎn)的接口處，通過上位機(jī)中的運(yùn)行程序保證調(diào)節(jié)后的數(shù)據(jù)能夠精準(zhǔn)進(jìn)入深度識(shí)別程序中[9?10]。

1.4 通信器

CC4320 芯片結(jié)構(gòu)如圖6 所示。

圖6 CC4320 芯片結(jié)構(gòu)

通信器的設(shè)計(jì)是由多個(gè)硬件結(jié)構(gòu)內(nèi)的通信設(shè)備共同組成的，在本文設(shè)計(jì)系統(tǒng)中能夠精準(zhǔn)傳輸交互信息內(nèi)容，將深度識(shí)別后的信息在通信協(xié)議中輸出，每套通信設(shè)備內(nèi)都由CC2530 型號(hào)數(shù)據(jù)通信芯片進(jìn)行通信前的安全協(xié)議管理，在芯片內(nèi)交互數(shù)據(jù)首先會(huì)被根據(jù)多路通信型號(hào)進(jìn)行劃分，所劃分的部分會(huì)重新進(jìn)行安全代碼的編寫，再對(duì)安全代碼完成數(shù)據(jù)環(huán)境嵌入。通信器中的數(shù)據(jù)接口還具有編譯裝置，通過可靠代碼的輸入獲取調(diào)試器與數(shù)據(jù)識(shí)別器的認(rèn)定，在微處理器中進(jìn)行一定程度的格式改裝后傳入軟件流程中進(jìn)行下一階段的安全性能深度識(shí)別，編譯器還有利于數(shù)據(jù)在信道中的優(yōu)化提速，信道中的數(shù)據(jù)運(yùn)輸程序具有識(shí)別功能，針對(duì)陌生的交互信息會(huì)延時(shí)傳輸[11?12]。

數(shù)據(jù)采集器中的通信裝置主要負(fù)責(zé)對(duì)多路通信中新采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行下一階段的分配，數(shù)據(jù)采集器中的全部數(shù)據(jù)格式會(huì)體現(xiàn)在Z?Stack協(xié)議中，此協(xié)議帶動(dòng)網(wǎng)關(guān)芯片進(jìn)入數(shù)據(jù)分類工作，并建立上位機(jī)與通信器之間的信道，將采集的交互信息及時(shí)發(fā)送到上位機(jī)中進(jìn)行備份[13?14]。

2 多路通信交互信息安全性深度識(shí)別系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

多路通信交互之間產(chǎn)生的信息主要通過通信頻率為653 MHz 的射頻模塊作為基礎(chǔ)板塊對(duì)外進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，能夠在外部線路精準(zhǔn)控制的情況下接收不同種類的安全識(shí)別命令，進(jìn)行安全性深度識(shí)別命令后的多路通信交互信息會(huì)自主進(jìn)行數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)，再通過微處理器對(duì)數(shù)據(jù)內(nèi)容中的敏感數(shù)據(jù)進(jìn)行CPU 內(nèi)的無干擾認(rèn)證，認(rèn)證后的多路通信交互信息將以無線電波的方式識(shí)別身份認(rèn)證信息，身份信息帶有部分原始交互內(nèi)容，應(yīng)用這部分交互信息內(nèi)容完成原始信號(hào)的格式認(rèn)定，由格式的不同種類差異性改變信號(hào)射頻狀態(tài)，也可以對(duì)交互信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)調(diào)頻，利用數(shù)據(jù)采集器中的識(shí)別芯片對(duì)交互內(nèi)容的接口前端與微控制器更改多路通信交互信息的傳輸格式，通信協(xié)議中的單片機(jī)作用較小，能夠通過切換工作狀態(tài)的方式完成休眠狀態(tài)與主動(dòng)狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，休眠時(shí)間能夠?yàn)槎嗦吠ㄐ沤换バ畔⒌墨@取提供較多的采集時(shí)間，但是會(huì)影響數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)器內(nèi)的處理器運(yùn)行，主動(dòng)工作狀態(tài)更傾向于交互信息的處理，為深度安全性識(shí)別的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)提供穩(wěn)定的格式基礎(chǔ)。

多路通信交互信息的獲取與讀取速率是通過時(shí)鐘系統(tǒng)的控制完成的。不同的時(shí)鐘系統(tǒng)會(huì)影響多路通信交互信息的獲取速率，交互的數(shù)據(jù)路徑內(nèi)還存在時(shí)鐘地址，負(fù)責(zé)對(duì)外部的交互信息有效檢測(cè)，用于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的效果建立，交互信息的讀取內(nèi)容將會(huì)在外接設(shè)備體現(xiàn)。設(shè)定外接設(shè)備每秒對(duì)多路通信交互信息提供穩(wěn)定的數(shù)據(jù)射頻協(xié)議，并能夠應(yīng)用二進(jìn)制的方式對(duì)交互信息格式與傳輸方式進(jìn)行打包發(fā)送。

多路通信交互信息安全性深度識(shí)別系統(tǒng)軟件工作流程如圖7 所示。

圖7 通信交互信息安全性深度識(shí)別系統(tǒng)軟件工作流程

多路通信交互安全性深度識(shí)別流程的實(shí)現(xiàn)主要建立在多路通信組網(wǎng)中。首先在數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)器中的網(wǎng)關(guān)完成網(wǎng)絡(luò)安全檢查的數(shù)據(jù)內(nèi)容庫建立，可以邀請(qǐng)多路通信交互外部的交互體系進(jìn)入數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)器中并建立網(wǎng)絡(luò)成員組與網(wǎng)絡(luò)成員地址，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)成員可以在協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)中建立新的數(shù)據(jù)識(shí)別體系。當(dāng)內(nèi)部的協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)加載交互信息與外部的網(wǎng)絡(luò)成員加載交互信息產(chǎn)生沖突時(shí)，則會(huì)通過通信器內(nèi)部的通信協(xié)議引進(jìn)外部的信息處理算法，對(duì)兩種信息進(jìn)行分解與處理。首先確定兩種交互信息的表面安全性，再通過對(duì)內(nèi)部數(shù)據(jù)格式的分解深度分析兩種交互信息安全性，若兩種交互信息均達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)安全性，則規(guī)定交互信息在幀格式網(wǎng)絡(luò)中能夠更高效率地進(jìn)行傳輸。信息傳輸流程如圖8 所示。

圖8 信息傳輸流程

傳輸至安全性深度識(shí)別流程內(nèi)的交互信息主要為無標(biāo)簽形式，通過數(shù)據(jù)通信器中的物理鏈完成交互信息與深度安全性識(shí)別流程內(nèi)的數(shù)據(jù)融合。內(nèi)部的深度識(shí)別程序會(huì)發(fā)送初步的交互信息進(jìn)入命令，并對(duì)即將進(jìn)入流程中的無標(biāo)簽信號(hào)編碼，檢查命令編碼與信號(hào)傳輸二進(jìn)制是否發(fā)生沖突，若發(fā)生沖突，則證明交互信號(hào)中的部分格式代碼與二進(jìn)制標(biāo)準(zhǔn)安全代碼不符合，不具備安全性；若沒有發(fā)生沖突，則證明交互信息符合深度安全性檢查標(biāo)準(zhǔn)。

3 實(shí)驗(yàn)研究與結(jié)果分析

為了檢測(cè)本文設(shè)計(jì)的多路通信交互信息安全性深度識(shí)別系統(tǒng)的有效性，與傳統(tǒng)基于物聯(lián)網(wǎng)的多路通信交互信息安全性深度識(shí)別系統(tǒng)、基于深度卷積的多路通信交互信息安全性深度識(shí)別系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)。設(shè)定實(shí)驗(yàn)參數(shù)如下：工作電壓為220 V，工作電流為150 A，工作頻率為15 Hz，操作系統(tǒng)為Windows 10，操作時(shí)間為10 min。

據(jù)上述參數(shù)，選用本文系統(tǒng)和傳統(tǒng)系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，得到的多路通信交互信息安全性深度識(shí)別系統(tǒng)識(shí)別錯(cuò)誤率實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖9 所示。

圖9 識(shí)別錯(cuò)誤率實(shí)驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)圖9 可知，本文提出的識(shí)別系統(tǒng)識(shí)別錯(cuò)誤率始終低于傳統(tǒng)系統(tǒng)。本文提出的識(shí)別系統(tǒng)能夠在同一時(shí)間對(duì)多路通信信息進(jìn)行分析，利用大數(shù)據(jù)挖掘深度分析信息，進(jìn)而完成識(shí)別。

識(shí)別時(shí)間實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1 所示。

表1 識(shí)別時(shí)間實(shí)驗(yàn)結(jié)果 min

由表1 可知，本文提出的系統(tǒng)識(shí)別時(shí)間更短，本文提出的系統(tǒng)利用二進(jìn)制方程編寫數(shù)據(jù)代碼，采用統(tǒng)一的方式分析信息，在短時(shí)間內(nèi)對(duì)多個(gè)路徑的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中，因此識(shí)別時(shí)間更短。

綜上所述，本文提出的多路通信交互信息安全性深度識(shí)別系統(tǒng)在識(shí)別能力上遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)系統(tǒng)，可操作性更強(qiáng)，可利用性更好，更值得大力推廣與使用。

4 結(jié)語

網(wǎng)絡(luò)大數(shù)據(jù)時(shí)代的不斷發(fā)展，導(dǎo)致各種數(shù)據(jù)安全性能不能得到較好的保障，為此本文設(shè)計(jì)多路通信交互信息安全性深度識(shí)別系統(tǒng)。通過設(shè)計(jì)不同模塊的硬件設(shè)備對(duì)多路通信交互信息內(nèi)容進(jìn)行采集、識(shí)別、處理以及傳輸，保障信息能夠順利進(jìn)入安全性深度識(shí)別流程中。